当期目录

    2012年 第23卷 第8期    刊出日期:2012-04-25
    版权页和目次
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    2012, 23(8):  0. 
    摘要 ( )   PDF (348KB) ( )  
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    机械基础工程
    直线电磁驱动串并联阵列人工肌肉设计研究
    李靖, 秦现生, 张雪峰, 王战玺
    2012, 23(8):  883-887. 
    摘要 ( )   PDF (647KB) ( )  
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    在分析动物骨骼肌的结构和运动形式的基
    础上,设计了基于电磁力的类肌肉肌纤维多肌小节串并联构成的阵列式人工肌肉。
    首先对构成人工肌肉的驱动器进行了性能对比,而后对类肌小节驱动器电磁场进行了有限元仿真分析,并完成了样机制作、不同负载及不同控制策略的多组开闭环实验测试。通过分析样机实验数据可知,该方案具有响应速度高、体积小、质量小、加速度高等特点。
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    平面光波导精密对准平台运动误差的敏感性分析
    唐皓, 段吉安, 郑煜, 祝孟鹏
    2012, 23(8):  888-892,896. 
    摘要 ( )   PDF (563KB) ( )  
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    在阵列光纤与波导芯片的对准过程中,多自由度精密运动平台的运动精度直接影响其耦合效率。针对此问题,运用多体动力学理论,通过分析运动平台的各项误差源,建立了多自由度精密运动平台的误差模型。采用基于方差的Sobol法对运动平台的各项误差进行敏感性分析,从而得到了各误差参数在敏感方向的影响程度。试验结果与理论分析结果基本吻合,说明该模型具有一定的适用性。该模型可为多自由度精密运动平台的运动精度控制、误差补偿分析以及系统优化设计提供借鉴。

    柔性摩擦辅助电铸新技术的研究
    章勇, 朱增伟, 朱荻
    2012, 23(8):  893-896. 
    摘要 ( )   PDF (495KB) ( )  
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    提出了一种新的柔性摩擦辅助电铸技术。在电铸过程中,通过柔性毛刷对阴极表面的摩擦来提高电铸层质量。对所制得电铸层的表面形貌、组织结构和显微硬度等性能进行了分析与测试。结果表明:柔性毛刷对阴极表面的摩擦能驱除阴极表面吸附的气泡,消除结瘤,提高电铸层质量;通过SEM观察发现,电铸层的晶粒比传统电铸工艺得到的电铸层晶粒细小;XRD检测表明电铸层各晶面的衍射强度减小;显微硬度由180HV增至400HV左右。

    二维多芯片组件的分布矩阵热设计
    何倩鸿, 杨平, 魏巍
    2012, 23(8):  897-900. 
    摘要 ( )   PDF (496KB) ( )  
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    基于矩阵的思想提出了一种在基板上排布主要功耗器件的矩阵方法——分布矩阵法(MD法)。
    分布矩阵法描述了利用有限元仿真法建立的,类似于多芯片组件芯片组的分布矩阵基本方法。以风冷散热为载体,利用Icepak热设计软件对分布矩阵的形状、尺寸以及芯片在矩阵中的分布位置进行了进一步的仿真验证。最后得出了一种适用于风冷散热方式、规则基板的分布矩阵,并给出了它相应的适用范围。

    永磁轴承最小悬浮转速与转动惯量的关系研究
    许自豪, 钱坤喜, 王颢
    2012, 23(8):  900-905. 
    摘要 ( )   PDF (714KB) ( )  
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    为研究永磁悬浮旋转体实现稳定平衡的最小转速与转动惯量的关系,设计了一种新型永磁轴承透平机,在同一定子内安装3个结构和尺寸相同但转动惯量不同的转子。测量3个转子的转动惯量,并用均匀分布在透平机定子外部的4个霍尔传感器测量转子偏心距。
    实验结果表明,当转速超过某一临界值时,陀螺效应使得永磁悬浮透平机转子维持稳定的悬浮,并且最小悬浮转速与转动惯量负相关,即转动惯量越大的转子悬浮需要的转速越小。

    圆度误差对滑动轴承-转子系统摩擦功率损耗的影响
    曾海景, 徐武彬, 魏塬, 张宏献, 胡君君
    2012, 23(8):  906-909. 
    摘要 ( )   PDF (531KB) ( )  
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    建立了存在圆度误差的滑动轴承-转子系统动力学模型,利用有限差分法求解雷诺方程,得到了油膜压力和油膜承载力。介绍了考虑圆度误差的滑动轴承-转子系统轴心轨迹计算方法及临界转速判定方法,根据计算的量纲一运行参数op得到具备普遍性意义的稳定性临界曲线,并给出了几种不同圆度误差度的系统稳定性曲线以及摩擦功率损耗图。研究结果表明,圆度误差对摩擦功率损耗影响明显,当偏心率在0.5~0.7范围内时,系统的摩擦功率损耗较低。

    含驱动摩擦的四自由度并联机构动力学分析
    季晔, 刘宏昭, 原大宁
    2012, 23(8):  910-914,946. 
    摘要 ( )   PDF (536KB) ( )  
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    在考虑驱动摩擦的条件下,对一种四自由度并联机构进行了动力学分析。完全描述该机构动平台的位姿需要4个独立的广义坐标,根据运动特性推导出机构输入与输出的解析表达式,并基于牛顿-欧拉法建立了机构的动力学模型。将3种不同的静态摩擦模型引入各支链移动副,以一种3次多项式为动平台轨迹方程,得到了机构运动副约束反力和各支链驱动力。计算结果显示了摩擦对机构驱动力和运动副约束反力的影响。

    动梁式龙门机床双驱动态不同步误差补偿研究
    程瑶1, 赵万华1, 李玉霞1, 杨清宇2
    2012, 23(8):  915-919. 
    摘要 ( )   PDF (599KB) ( )  
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    针对动梁式龙门机床双驱动系统广泛存在的双驱不同步问题,测量并设计补偿控制器以补偿双驱动态不同步误差。首先规划了S形加减速曲线输入,利用光栅尺反馈测量出系统的不同步误差。然后设计了动态不同步误差补偿控制器,采用PID控制算法,实现了对双驱两同步轴动态不同步误差的补偿,其中PID控制算法的参数通过稳定边界法确定。最后,在DK-1200动梁式龙门数控机床上进行了实验,实验结果验证了该补偿控制器的有效性。

    凸轮轴偏心的测量与修正方法研究
    孔明1, 丁力华1, 2, 赵军1, 周广才2
    2012, 23(8):  919-922. 
    摘要 ( )   PDF (447KB) ( )  
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    将实用谐波分析技术应用于凸轮轴两端主轴颈偏心修正中,建立了基于凸轮轴两端主轴颈的各凸轮偏心距和偏心角的计算模型并对其算法进行了分析,通过偏心修正减小了凸轮轴测量基准和设计基准不统一以及凸轮轴自身弯曲带来的系统误差,避免了传统修正偏心算法中的插值误差。搭建了测量凸轮轴的实验平台,对主轴颈和凸轮的实测数据进行了偏心修正。实验结果表明,该方法对主轴径和凸轮偏心量的修正效果明显,提高了仪器的测量精度。

    基于图像跟踪的LED无影灯自动调光方法的研究
    邢丽冬1, 钱志余1, 钱露2, 殷威1, 高慧1, 王欢1
    2012, 23(8):  923-927. 
    摘要 ( )   PDF (588KB) ( )  
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    针对手术进行中人为造成阴影的问题,提出了一种自动实时调光的新方法。该方法通过图像跟踪,对手术被照明区域的彩色图像进行实时分割,得到需要消除阴影的目标区域,再将阴影区域映射到照明光源LED阵列分布图上,得到需调节的LED的编号及其照度值;通过以单片机为核心的LED控制器调节输出PWM占空比,改变LED驱动电流,控制相应LED亮度,对阴影区域进行补光处理,从而达到实时消除阴影的目的。
    )

    并联机构驱动奇异的分层递阶滑模控制方法
    刘延斌, 郭志佳, 韩建海
    2012, 23(8):  928-934. 
    摘要 ( )   PDF (621KB) ( )  
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    以提高奇异鲁棒稳定性、控制精确性和降低控制能耗为目标,研究了并联机构的驱动奇异运动控制。以3-RPR型并联机构为例,运用螺旋理论和多刚体动力学理论进行了运动学分析和动力学建模;分别采用基于分层递阶结构的滑模控制方法和基于伪逆的滑模控制方法设计了运动控制器,对工作空间内不同的典型奇异位置进行了镇定控制仿真。结果表明,这两种控制方法均可达到较高的控制精度和较快的响应速度,且前者控制输入量更小、能耗更低。

    基于混合遗传算法的混流混合车间协同调度问题
    李修琳, 鲁建厦, 柴国钟, 汤洪涛, 蒋玲玲
    2012, 23(8):  935-940. 
    摘要 ( )   PDF (568KB) ( )  
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    为解决一类具有多品种混流生产特征和作业车间与流水车间集成的混流混合车间协同调度问题,给出了以在制品成本最小为目标的混流混合车间调度问题模型;采用零件加工、部件装配、产品总装的三段协同编码方法,给出了一种集成模拟退火算法的混合遗传算法,并在模拟退火算法中引入变温度参数来平衡算法效率。最后,通过某冰箱混流装配企业典型实例验证了模型和算法的有效性。

    基于网络质量控制的复杂供应链网络稳健性研究
    徐兴1, 2, 李仁旺1, 吴新丽1, 刘海霞1
    2012, 23(8):  941-946. 
    摘要 ( )   PDF (561KB) ( )  
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    提出了一种基于网络质量控制的复杂供应链网络结构管理的新方法。构建了供应链网络的拓扑结构,并结合无标度网络模型,从网络质量控制的角度阐释了网络中枢节点和稳健性供应链网络。揭示了供应链网络在增长过程中的动态稳健性和脆弱性,重点研究了增强复杂供应链网络稳健性的方法。最后以浙江省汽车零部件企业的供应链网络为例验证了所提方法的有效性。

    基于拉丁超立方抽样的薄板装配误差分析
    邓乾旺, 文文
    2012, 23(8):  947-951. 
    摘要 ( )   PDF (533KB) ( )  
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    提出了一种基于拉丁超立方抽样的薄板装配误差分析方法,该方法在装配过程模型中考虑了零件与零件、零件与焊枪间的接触作用。实例中,通过构造关键点误差与偏差源的响应面来实现拉丁超立方抽样与直接抽样的计算结果比较,结果证明,该方法的收敛效率大大提高。

    信息技术
    LMD时频分析方法的端点效应在旋转机械故障诊断中的影响
    任达千1, 2, 杨世锡1, 吴昭同1, 严拱标1
    2012, 23(8):  951-956. 
    摘要 ( )   PDF (681KB) ( )  
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    为评估局域均值分解(LMD)受端点效应影响的程度,提出了一种基于能量的端点效应评价指标,并将LMD的端点效应与经验模态分解(EMD)的端点效应进行了比较。因包络线的定义方法不同,LMD在端点附近未定义的包络线较短,端点效应的程度也较轻。提出的端点效应镜像延拓抑制方法经仿真证明效果良好。将LMD应用于提取转子裂纹的故障特征,可获得满意的实验结果。

    基于有限元法的螺栓连接结构模态参数识别
    艾延廷, 翟学, 乔永利
    2012, 23(8):  957-960. 
    摘要 ( )   PDF (463KB) ( )  
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    通过有限元预紧力单元模拟螺栓预紧力的方法计算量较大,不太适合大型螺栓连接结构的工程计算。基于有限元软件MSC./Patran,将螺栓连接结构视为层单元,应用层单元法和多点约束技术对典型的L形螺栓连接结构建立了有限元模型,并完成了模态分析,将模态计算结果与完全刚性连接的一体化简化模型的模态分析结果及实际结构的模态实验结果进行了比较。研究表明,该方法的计算结果与实验结果较一致,且计算量小,为有预紧力作用下螺栓连接结构的有限元计算提供了准确可靠的计算方法。

    面向CAE的简化模型误差评估与信息重用
    唐建国, 曹魏娟, 高曙明
    2012, 23(8):  961-967. 
    摘要 ( )   PDF (622KB) ( )  
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    提出了一种面向CAE的简化模型误差评估与信息重用方法。首先对简化模型的分析结果进行评估,根据被抑制特征对分析结果的影响生成最终简化模型。然后重用简化模型的分析信息,利用稀疏矩阵局部分解技术,完成对最终简化模型总刚度矩阵的分解。该方法可以评估简化模型的分析精度,生成满足分析精度的最终简化模型,实现对最终简化模型的快速分析。实例表明,简化模型的误差评估与信息重用方法提高了最终简化模型的分析精度和分析效率,可用于线性弹性结构的静力分析。

    机械基础工程
    晶体铜微探针纳米刻划的分子动力学建模
    张俊杰, 孙涛, 闫永达, 梁迎春, 董申
    2012, 23(8):  967-971. 
    摘要 ( )   PDF (549KB) ( )  
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    分别从分子动力学基本原理、晶体铜原子结构建模和晶体缺陷分析三方面开展了晶体铜微探针纳米刻划的三维分子动力学建模研究。研究结果表明:在合理地选择分子动力学模拟参数的基础上,基于晶体结构、重位点阵和维诺图分别建立单晶铜、双晶铜和纳米晶体铜的原子结构模型,并结合先进的晶体缺陷分析技术,可为系统开展晶体铜微探针纳米刻划的分子动力学模拟提供技术保障。

    湍流对磨料水射流中磨料颗粒受力的影响
    王明波, 王瑞和
    2012, 23(8):  972-974. 
    摘要 ( )   PDF (431KB) ( )  
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    为了弄清磨料水射流中磨料颗粒的受力情况,考察了不同湍流模型对淹没冲击射流计算结果的影响,从中选取表现较优越的雷诺应力模型对球形磨料颗粒附近的湍流流动进行数值模拟。计算中,湍流强度为5%~70%,湍流黏度比为1~1200。计算发现,在该计算范围内,随着湍流强度的增大,固相颗粒所受曳力逐渐增大,颗粒的曳力系数增大;随着湍流黏度比的增大,固相颗粒所受的曳力逐渐增大,相应的曳力系数也增大。

    基于模糊Kano模型的顾客需求重要度计算方法
    白涛, 李中凯
    2012, 23(8):  975-980. 
    摘要 ( )   PDF (489KB) ( )  
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    针对传统需求重要度计算缺乏需求分类处理能力的问题,提出一种基于模糊Kano模型的顾客需求分类和重要度计算方法。采用模糊Kano模型对顾客调查数据进行统计和分析,将顾客需求分为基本需求、期望需求和兴奋需求。
    同时,引入重要度调整函数,使需求类别与重要度计算相结合,从而指导企业以最小投入获得最大顾客满意度。某企业联合收割机顾客满意度的测评证明了该方法的有效性。

    产品规划中基于群体多粒度语义信息的顾客需求优先度确定研究
    王增强, 李延来, 蒲云
    2012, 23(8):  980-986. 
    摘要 ( )   PDF (525KB) ( )  
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    针对质量屋构建中信息的模糊性和不确定性,提出了基于群体多粒度语义信息的顾客需求优先度确定方法。首先,由各位专家给出顾客需求的主观判定信息,通过一致性转换和近似理想方案的顺序优选技术获取各项需求的基本优先度。然后,依据各项需求的市场竞争性,计算各项需求的竞争优先度。最后,合成基本优先度和竞争优先度,确定顾客需求的综合优先度。应用实例证明了该方法的有效性和实用性。

    无轴承异步电机的非线性动态解耦控制
    王正齐, 刘贤兴, 孙宇新
    2012, 23(8):  987-991. 
    摘要 ( )   PDF (650KB) ( )  
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    针对无轴承异步电机多变量、非线性、强耦合的特点,提出一种基于支持向量机α阶逆系统理论的非线性动态解耦控制策略。将通过支持向量机回归方法辨识出的无轴承异步电机逆系统串接在原系统之前,构成伪线性复合系统,实现整个系统的线性化。最后根据线性系统理论进行了系统综合。仿真和实验研究表明,支持向量机α阶逆系统方法能够实现无轴承异步电机悬浮力和旋转力之间的动态解耦,控制系统具有良好的动静态性能。

    基于小轮磨齿修形的面齿轮接触性能分析
    李大庆1, 2, 邓效忠1, 2, 魏冰阳2, 李聚波1
    2012, 23(8):  992-996. 
    摘要 ( )   PDF (566KB) ( )  
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    提出了直齿面齿轮的碟形砂轮磨齿方法,
    根据磨齿加工原理,建立了碟形砂轮磨齿加工模型,利用磨齿加工过程中对小轮的双向修形来实现面齿轮副的啮合性能优化,推导了面齿轮齿面和小轮修形齿面方程。算例表明,
    对小轮磨齿加工参数和修形参数的调整,可使齿面接触迹线的位置和方向得到改善,从而降低面齿轮副对安装误差的敏感性,并得到抛物线传动误差,有效减小因安装误差引起的振动与噪声。

    车辆工程
    基于虚拟样机技术的手动变速器换挡力分析
    陈玉祥1, 臧孟炎1, 陈勇2, 胡志华2
    2012, 23(8):  996-1000. 
    摘要 ( )   PDF (595KB) ( )  
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    采用Pro/E和ADAMS联合建模方式,在实现同步器动力学模型完整功能的基础上,建立了手动变速器换挡过程的动力学模型。使用ADAMS对换挡过程各阶段进行仿真分析,得到了换挡力和换挡位移的关系。通过分析换挡力,对手动变速器换挡难易程度做出评价,为变速器设计提供依据。仿真结果和实验结果有较好的一致性,说明仿真研究方法可行。

    仿生非光滑汽车表面的减阻分析
    谌可, 王耘, 曹开元, 宋小文
    2012, 23(8):  1001-1006. 
    摘要 ( )   PDF (692KB) ( )  
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    基于计算流体力学数值模拟方法,将非光滑表面应用于汽车。通过仿真实验研究非光滑车身表面气动减阻的可行性,并采用正交试验方法,通过计算汽车的空气阻力系数来分析非光滑单元体的形状、大小,以及分布位置和排列方式对减阻性能的影响,根据分析结果得到了合理且能够减阻的汽车仿生非光滑表面结构。